作者：史立秋 著
页数：179
出版社：机械工业出版社
出版日期：2024
ISBN：9787111767633
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内容简介
本书介绍了以机械 – 化学方法为主要加工手段，在单晶硅表面制造形状、位置和
功能可控的自组装微纳结构技术，分析了硅表面可控自组装微纳结构的形成机理，建
立了可控自组装微加工系统。为了获得较好的机械刻划表面，分别使用有限元仿真和
分子动力学仿真技术模拟和分析了金刚石刀具对单晶硅表面进行切削的过程，并针对
仿真结果，分析了刀具几何参数和切削参数对切削过程的影响，确定了最佳刀具几何
参数和最优切削参数。同时，利用建立的微加工系统，在单晶硅表面制备了自组装微
纳结构，进行了微观的摩擦性能和黏附性能检测，从微观角度为硅表面的功能性微纳
结构在 MEMS/NEMS 中的应用提供了依据。
本书适合从事超精密加工技术、微纳制造技术研究的科研工作者、工程技术人员或高校教师、研究生、本科生阅读。
作者简介
史立秋，毕业于哈尔滨工业大学机械制造及其自动化专业，工学博士，副教授，硕士研究生导师，中国机械工程学会和中国微纳米技术学会高级会员。多年来一直致力于超精密加工及微纳制造领域的研究，在该领域发表多篇高水平论文，并受国家自然科学基金、省自然科学基金、新世纪优秀人才等项目的资助，出版专著和教材多部，授权发明专利和实用新型专利多项，主持的超精密加工类项目先后获得黑龙江省自然科学技术学术成果二等奖、校科学技术成果一等奖，在该领域具有扎实的研究基础和独特的创新思维。
本书特色
本书提供的方法可解决传统方法研究中只能通过大量实验来确定最优工艺参数的弊端，降低实验成本，节省时间，提高加工效率。
目录
前 言
第１章绪论
1.1硅表面微纳结构加工技术 2
1.1.1 “自上而下”的刻蚀技术.2
1.1.2 “自下而上”的自组装技术.4
1.2机械-化学方法制备功能化纳米结构 6
1.2.1 硅表面可控自组装微纳结构制造技术7
1.2.2 硅表面可控自组装微纳结构的模拟计算10
1.3单晶硅表面超精密切削的有限元仿真发展现状 12
1.4单晶硅超精密切削的分子动力学仿真发展现状 14
1.5硅表面功能化自组装膜及其性质 16
1.5.1 自组装膜的纳米机械摩擦性能检测16
1.5.2 硅表面自组装膜的功能化17
参考文献18
第2章 硅表面可控自组装的反应机理分析及微加工工艺 .22
2.1硅表面可控自组装微纳结构反应机理分析 22
2.2量子化学模拟的理论基础 23
2.2.1 局域密度近似和广义梯度近似24
2.2.2 赝势26
2.3模型的建立和计算方法 27
2.3.1 建立模型27
2.3.2 计算方法29
2.4计算结果和讨论 30
2.4.1 键角和键长30
2.4.2 晶面能量33
2.4.3 化学键布局34
2.5微加工系统的建立 35
2.5.1 微加工系统的原理36
2.5.2 微加工系统各组成部分介绍37
2.6微结构加工工艺研究 38
2.6.1 刀具的选取38
2.6.2 微结构加工的主要步骤42
2.6.3 加工过程中刻划力的影响43
2.6.4 典型微结构的加工44
参考文献46
第3章 单晶硅机械刻划有限元理论及模型建立 47
3.1切削的基本理论 47
3.1.1 切削变形区47
3.1.2 超精密切削机理及最小切削厚度48
3.2有限元法概述 50
3.3非线性有限元基础与求解方法及迭代的收敛判据 52
3.3.1 非线性有限元基础52
3.3.2 非线性有限元的求解方法及迭代的收敛判据55
3.4Marc超精密切削的有限元建模 .57
3.4.1 建立超精密切削的几何模型58
3.4.2 建立刀具和工件的材料模型58
3.4.3 建立接触摩擦模型59
3.4.4 边界条件的定义61
3.4.5 建立切屑的分离模型61
3.4.6 热机耦合63
参考文献63
第4章 单晶硅机械刻划过程的有限元仿真 .65
4.1切屑形状的研究 65
